再考查深成岩体侵位作用

以前有关深成岩体的侵位研究都试图解释岩体侵位空间如何形成。事实上,幔源岩浆侵位期间在地壳中“制造空间”的途径不外乎:(1)莫霍面降低;(2)地球表面外移。其它的“岩体侵位机制”均是不增加地壳体积的物质迁移作用(MTPs)。得到广泛引用的“同心带状气球膨胀岩体”侵位时的MTPs是岩体附近围岩的韧性流动。这类深成岩体附近可能形成的构造和总应变与岩体的三维形态、接触变质带的宽度以及岩体是否为刺穿底辟有关。对于非刺穿底辟,还与岩体运移区半径有关。我们重新考查了几个这样的岩体,并计算了韧性流动引起的物质迁移总量。围岩流动需要的物质迁移总量没有大于40％的情况,多数为15％～35％。围绕这些岩体的接触带很窄,应变亦很低,反映这些深成岩体主要是一些具有较窄(0.1—0.4个岩体半径)的整合或不整合接触带的岩体。天然岩体接触带中的应变与底辟力学模型中的应变相比,至少小一个数量级。我们认为,球形体底辟上升模型与同心带状岩体之间的相似是表面上的,因为模型太简单了。事实上岩浆的上升和侵位需要多重近场和远场MTPs。MTPs将随深度、与岩浆之间的距离及时间等显示梯度变化。近场MTPs速率必定是快速的,而远场速率可能接近于造山作用的长期平均速率。     

关于花岗岩内岩浆流面和构造面理区分准则的评述

花岗岩内的面理形成于岩浆流动,“准岩浆流动”、高温固态变形及中,低温固态变形.关于花岗岩内的面理是由岩浆上升期的流动和底辟侵位及侧向扩张时的流动形成的,还是在与区域变形同时,侵位过程或在侵位之后的区域变形中形成的,在过去的文献中,没有提出过有效的区分准则。然而由自形岩浆矿物定向排列而厘定的面理,尤其当这种面理平行于岩体的内外接触带时,可以证明是岩浆成因的。岩浆底辟的“气球膨胀”或扩张期间形成的面理,也可确定为岩浆成因的,虽然有些学者指出可能有固态变形出现。如果如此,我们将希望能找到晶体-熔体系的变形及高温条件下固态变形的证据。同构造面理的有力证据是岩浆流面与高温固态变形面理近于平行.这些面理与围岩中的区域面理一致,并在围岩内存在同构造变斑晶,火成矿物与伴随区域劈理产生的变质矿物同期生长。如果花岗岩内的面理是由变质矿物厘定的,而火成矿物无定向排列,且面理与侵入体接触界面局部以高角度斜交,而与围岩中的区域性劈理相连时,则说明该面理是构造成因的。     

深成岩体膨胀和非共轴构造变形之间干涉作用的三维计算机模拟及野外意义

深成岩体侵位使造山带内构造复杂化的原因是由于区域构造应变场和局部岩体膨胀应变场之间相互干涉控制构造的几何形态。关于这类构造的产生仍存在许多疑问,如,(1)与岩体有关的应变在多大范围内促使这些构造形成?(2)构造的三维几何形态如何?(3)构造几何形态如何随递进变形而交化?本文介绍了在非共轴构造环境中膨胀岩体周围构造在三度空间上的位置、样式及运动学演化的计算机模拟。模拟产生四个参数的图象:应变椭球体形态和量级、面理和矿物拉伸线理的方位。凹透镜状高应变区出现在岩体的两侧,而呈椭球体状的低应变区在岩体两端。面理、拉伸线理和压缩区在岩体周围构成不规则的三维环。较高的构造应变率促使该环向岩体方向迁移,而较高的岩体膨胀应变和应变率则使环向远离岩体方向迁移,但环的迁移率较之构造变形率或岩体膨胀率要缓慢得多。虽然天然应变场分析总是结合放射性年龄测定、构造和显微构造分析及应变测量进行的,但模拟应变图象还是可以为野外研究工作提供实际指导。特别是这些模拟图象可用于判断:(1)环绕岩体的构造的成因、几何形态和演化;(2)韧性剪切带的方位和三维运动方向;(3)造山带内与岩体有关的应变分布到围岩变形。     

深成岩体膨胀与共轴构造变形之间相互干涉作用的三维计算机模拟及其野外应用

与深成岩体有关的和与构造有关的应变场的相互作用,基本上控制了造山带的地质构造。不过,人们对这种构造的几何形态和演化却知之甚少。例如:(1)区域构造共轴变形时,这种构造的几何形态如何?(2)构造的几何形态又是如何随递进变形而变化的?对诸如此类的问题,本文进行了应变形态、应变量级的三维计算机模拟,演示了由深成岩体膨胀和均匀共轴构造变形产生的面理、线理图象。该模拟指出,深成岩体膨胀和区域单轴缩短作用相互作用所产生的应变图象,与区域单轴扩张或区域共轴变形产生的应变图象不同。例如,区域缩短作用在岩体周围产生油炸面圈状收缩环,区域扩张则在岩体周围产生苹果状的压扁区;缩短作用只产生一个围绕岩体的连续的油炸面圈状低应变区,扩张作用则在岩体两端产生两个独立的椭球状低应变区。另外,区域缩短作用产生有二维三角形切面的面理环,线理则呈同心状围绕最大缩短轴分布,区域扩张作用则在岩体两端产生两个独立的面理锥、线理锥。所有这些构造元素和应变元素都因岩体膨胀率增大移离岩体,因构造变形率增大移向岩体。尽管对岩体周围构造的研究通常都需要结合显微构造测量、辐向测量和野外测量,该模拟得到的构造模式图还是可以用来估计:(1)岩体周围构造的几何形态及其起源和演化特征;(2)变斑晶内包裹体痕迹的形成机理;(3)与岩体相关的应变对围岩内测得的应变的影响;(4)区域运动系统的类型及其定向。     

深成作用与变质核杂岩的成因

变质核杂岩的形成可能是由大陆伸展期间的深成活动引起的。韧性变形脉冲在由侵入的深成岩体、岩床或岩墙的热导入所引起的短期热事件期间已经发生。这种侵入作用可能是变质核杂岩构造剥蚀期间下盘差异抬升的根本原因。据~(40)Ar/~(39)Ar视年龄推断的快速冷却在岩浆到达期后可能已经发生,而并非快速侵蚀或者构造剥蚀的结果。~(40)Ar/~(39)Ar视年龄的不均匀性可以由形成于岩床(或岩墙群)的热晕内地壳浅层次的变形糜棱岩的快速冷却解释。在这种情况下,很清楚等温减压轨迹实际上可以连接在岩浆活动期以及期后的瞬变矿物生长记录的p-T点。     

花岗岩侵位及其相关构造的述评

花岗质岩浆是在重力和水平构造活动的综合作用下侵位于上部地壳的。自然界侵入体具有与其上升和侵位的动力学历史密切相联的各种构造型式。为了系统解释所包含的侵位机制,就必须将自然界的构造型式与实验和数值模型进行对比。根据对自然界的、实验的、数值模型和理论方面的研究,我们得到了有关地壳内花岗质岩浆上升和最终定位问题的重要结论。本文将评述有关文献曾提到过的主要侵位机制,即穹窿作用、底辟作用、气球膨胀作用、岩浆顶蚀作用、破火山口陷落和岩脉扩展作用。岩脉扩展是岩浆从地壳深部和上地幔向上迁移的最有效的作用。根据现代岩脉扩展理论,在地壳深部也能发育使岩脉扩展和岩浆上升的张性断裂。在造山区,如果在岩浆侵位期间有区域变形作用同时活动,岩浆将通过狭窄的通道或容脉裂隙到达上部地壳,并呈不整合的上地壳深成岩体或气球膨胀深成体的形式聚积于最终的储存库内。     

加利福尼亚Bear山脉断层带中深成岩同构造侵入的证据

在加利福尼亚西变质带的Foothills地体中,Bear山脉断层带(BMFZ)为一复杂的多次变形带,它的活动使Guadalupe火成杂岩(GIC)和Hornitos深成岩的复式镁铁质—长英质花岗岩类在岩浆温度—高角闪岩相温度下发生变形.高温变形的证据包括,在GIC变形岩石中的同变形期重结晶集合体内有斜方辉石、单斜辉石和褐色角闪石产出,在BMFZ内接触变质围岩中董青石—钾长石混合岩的褶皱轴面内有熔融浅色体产出.远离BMFZ,GIC中的复式花岗岩类没有显示出岩浆流动的证据,因此,BMFZ中GIC花岗岩类的变形完全是由于固态流动引起的。这说明,在BMFZ糜棱岩化变形之前GIC就侵入了.在Hornitos深成岩中,复式花岗岩类显示出较弱的固态变形而其中的包体则强烈拉长,表明这是岩浆流动引起的.尽管在很多地区也出现了后来的固相线下的变形.支持Hornitos深成岩中有岩浆流动的证据还包括斜长石板状晶体和柱状角闪石颗粒具有空间取向,以及拉长状斜长石颗粒重结晶集合体的双晶具优选定向性.远离BMFZ,区域变质程度较低,表明高温变形与变质的热来自侵入体. U/Pb锆石年龄与GIC和Hornitos深成岩的侵位以及BMFZ中的变形是一致的,约为150Ma.变形花岗岩类叶理中角闪石的~(40)Ar/~(39)Ar年龄以及接触晕岩石叶理中黑云母年龄均表明,BMFZ中的深成岩和围岩仍保留了足以使角闪岩达到高绿片岩相的热条件.这种热条件在深成岩侵位后还可持续5～15Ma.     

西班牙加利西亚华力西造山带中逆冲断层、伸展断层与花岗岩侵位之间的构造关系

Hombreiro深成岩体位于西班牙华力西构造带北部,是同构造期侵位的花岗岩.我们从岩体内获得了新的构造和岩组资料.该深成岩体表现出两期塑性变形特征:第一期变形与Mondonedo推覆体运动有关,其剪切方向为顶部向东;第二期变形与比韦罗断层(Vivero)有关,为顶部向西的伸展剪切.这两期变形均形成于高温条件下,接近于花岗岩的固相线温度,表现出石英[c]轴滑移组构特征.由此证明,伸展断层是在Mondonedo推覆体逆冲之后不久即开始活动的,因为Hombreiro花岗岩在逆冲作用期间侵位.我们认为比韦罗断层的形成位置是由一组花岗岩体侵位引起的地壳不稳定性控制的,并对这条断层的下盘地块进行了详细研究.     

用侵入体年龄确定区域变形的时代——通常所用标志中的问题

通过对加利福尼亚中内华达山脉富特希尔斯(Foothills)岩带内的构造前侵入体的研究,结合对同构造和构造后岩体研究成果的评述,表明不能用单一标志来确定岩体侵位与区域变形的相对时间先后。通常所用的标志是,岩体是否发生了变形,是否切割区域构造,是否伴生有在区域构造之后形成的变斑晶。然而,所有的三类侵入体都可能:(1)变形或未变形;(2)有切割围岩构造的接触带;(3)其接触变质带中有显示不同时间关系的变斑晶。由于这些标志意义不甚明确,因而特别需要仔细研究整个岩体及围岩中的构造,尤其要注意岩体接触带与区域构造呈高角度相交的区域。从这种意义上说,变斑晶-劈理关系是一个重要的工具,但应用时也须谨慎行事。     

英国北部湖泊区内Shap地区磁性组构的研究

在Shap花岗岩及热晕圈内,外侧围岩中,利用磁化率各向异性方法测定了50个点共280块岩心标本.花岗岩体内各个岩心标本的磁性组构均显示出不同大小磁铁矿颗粒的优选定向方位.这个组构是在岩浆缓慢上升和随之而发生的冷凝期间形成的.在紧靠Shap花岗岩接触面的变质岩中,磁性组构反映出在与花岗岩接触面近正交方向上存在有弱的轴向缩短.在热变质晕圈内,远离花岗岩的奥陶纪和志留纪岩石具磁性组构扁椭球体,其陡倾的磁性面理走向大致为NE-SW向,平行于区域加里东劈理面.这说明在花岗岩内观测到的磁性组构是与岩浆侵位时间有关的原生产物,而岩浆侵位发生于加里东造山运动的主压作用期后.花岗岩对围岩的影响主要是热变质和仅限于花岗岩体周围很窄范围内的机械变形.     

巴基斯坦北部Kohistan岛弧内变辉长岩中的冠状体和高压岩脉——降温期间地壳加厚的证据

喜马拉雅地区西北部东西走向的Kohistan地体,是夹持于两个碰撞板块即喀喇昆仑(Karakoram)板块(即亚洲板块)与印度板块之间三明治式的岩浆弧。Kohistan岩浆弧南部,主要是早石炭纪火山岩和深成侵入岩变成的斜长角闪岩。斜长角闪岩中的残留体辉长岩显示钙碱性特征,矿物学特征类似于报道过的现代和古代岛弧内的低压深成侵入岩类。最大的残留辉长岩体产于Khwaza Khela附近斜长角闪岩带南缘,总体近圆形,长约1km,由堆积辉长岩和相关岩石组成,它们记录了地壳加厚和降温过程。由橄榄石和钙长石反应形成的冠状体,有斜方辉石+单斜辉石+Mg-Fe~(2+)-Al尖晶石土钙镁角闪石,形成温度约800℃,压力(5.5—7.5)×10~8Pa。这种热动力构造事件是区域性的,可能还与约85Ma时(甚至更早)喀喇昆仑板块逆冲于Kohistan岩浆弧上的事件有关。后来辉长岩局部被含有高压矿物组合(石榴石、蓝晶石、黝帘石、钠云母、更长石、方解石、方柱石和石英土绿泥石土刚玉土透辉石)的岩脉所穿插。该矿物组合生成温度为510℃—600℃,压力(10—12)×10~8Pa,说明了三叠纪时地壳隆升之前曾有过进一步的加厚和降温过程。本文列出了矿物电子探针分析数据,讨论了辉长岩中岩脉和冠状体矿物组合的构造意义。     

岩浆活动是否影响低角度正断层作用

人们很早就认识到,美国科迪勒拉西部经历强烈伸展作用的地体普遍发生了同伸展期岩浆作用。岩浆侵位对围岩的局部应力场能产生重要影响。由于断层上盘的重量造成低角度断层上正应力增大,使这类断层运动越来越难以发生;但是主应力方位偏离垂直和水平方位时,将易于形成低角度断层面。作者认为,当中地壳岩浆膨胀速率大于区域伸展速率时,地壳内的水平应力将会增加,并使主应力的大小和方位发生变化。均衡力与持续的岩浆活动的共同作用,可以形成科迪勒拉西部变质核杂岩内常呈背形或穹窿的拆离面。随着正断层作用的进行,岩浆的热软化作用使中地壳均衡效应趋于活跃。     

火成岩侵入作用的物理机制

火成岩有两种主要型式:深成岩和火山岩.深成岩是在挤压构造应力状态下侵位的侵入岩,火山岩则是大量的岩浆在引张构造应力状态下经由断裂控制的岩墙构造而喷发的.那些典型的侵入现象可根据岩石圈动力学-热力学状态、浮力性质和起源以及岩石半固相流动的力学性质等物理参数加以讨论.根据典型参数的技术要求并借助于动力学-热力学结合的物理近似法提出了二维数字模型.采用浮力驱动式底辟侵入体的模拟,以推导出那些能够控制侵入体在不同粘度条件下上升和侵位的主要参数.提出了岩床型和岩基型构造,并讨论它们对力学和物理条件的依赖性.     

巴西东北部伯南布哥州的新法曾达和伯南布哥剪切带花岗岩的岩浆侵位、剪切带的成核作用及演化

新法曾达和塞拉达岩基以及托里塔马侵入体在巴西东北博尔博雷马省的东部形成了一个巨大的花岗岩地块。NE—SW走向的新法曾达左旋平移剪切带(FNSZ)切割了3个花岗岩体之间的接触带,3个岩体的内部及靠近它们附近的岩石发生了变形。塞拉达Japeganga的南边是右旋东西向的东伯南布哥剪切带(EPESZ)。新法曾达的塞拉达Japeganga杂岩向上长英质单元组分逐渐增多,杂岩的内部构造反映了岩浆房中垂向上呈展状的原始岩层。局部强烈不协调的接触关系,围岩中普遍缺失与剪切有关的变形,以及在远离FNSZ和EPESZ处侵入体的内部岩浆组构不受剪切带控制,这些特征表明岩浆侵位先于剪切带的活动。但是,岩浆的结晶与剪切带的活动同时,这可以从在靠近剪切带处岩浆叶理发生旋转以及岩浆逐渐过渡到固态变形组构中看出来。在侵入体结晶期间或之后,剪切带控制了后续岩浆囊的上升和侵位,然后在FNSZ和EPESZ中形成了岩脉群。岩脉中的镁铁质岩脉占主导,表明在剪切带的活动期间,剪切带向下延伸到了上地幔。以前的观点认为,断层带控制着侵入体的上升和就位方式。但是,本文报道了一个用于解释花岗岩与走滑断层普遍共生的新观点。博尔博雷马省的几个陆内剪切带的成核作用是由于与先存岩浆房伴生的热异常的结果。不完全结晶的岩浆体造成了地壳流变的明显不均一性,这可能引发了应变局部化和剪切带的成核作用。     

加拿大不列颠哥伦比亚省内斑岩铜-钼矿床的成因及其构造模式

不列颠哥伦比亚省的矿床成因研究是根据1200多个矿床的资料进行的.这些资料包括所记录的金属与金属矿物、沉积岩与火山母岩的年龄和岩性以及任何有关的花岗岩类侵入体的性质.对这些资料的分析确定了斑岩矿床金属的双峰态来源.铜、钼源于原生花岗岩类熔融体,铜/钼比值则反映了此熔融体的成分.铅、锌、银、金产于斑岩侵入体周围的脉中,这些脉的金属含量受脉围岩的岩性控制.岩百学的制约意味着花岗岩类主要是深源地壳熔融成因.这样,我们就运用斑岩的分布与各不相金属比值来确定地壳深部构造图,因此就构成了构造模式.两个主要的火山-深成弧(海岸的:侏罗纪-早第三纪;Takla:三叠纪)产于两个俯冲带上.伴生底板的深熔作用产出了含铜斑岩.山间带的铜-钼斑岩是由混合火山岩、火山碎屑岩及碎屑沉积岩的深熔作用而产生的.这些岩石是在侏罗纪时期沉积于由两个岩浆弧圈闭的洋壳碎片上的.     

瑞典东南部眼球状片麻岩与造山期后花岗岩之间的可能关系

瑞典东南部造山期后花岗岩体的东侧有眼球状片麻岩产出,它们一般与围岩协调一致地褶皱,但在几个地段,似乎转变为横切(围岩)的造山期后花岗岩.Finspang地区的眼球状片麻岩反映出该区可能是造山期后花岗岩的顶盖或向下变尖的倒钩构造,这种构造与Ramberg(1967)的离心模型实验中的一种相类似.几个要素表明,这类花岗岩是以凝结岩浆的形式侵位的,假想的演变模型与气球构造模式具有某些共同的特性(Ramsay,1981),然而,把它理解为由于岩浆扩张,使其外壳环绕成一个简单的气球状构造,不如认为是由于岩浆膨胀使其顶盖发生变形,造成向下变尖,形成一个弯曲的倒钩构造更为合理.如果假设的这种关系能够成立,那么就可以认为,在瑞典东南部发生的广泛的变质作用和变形作用,是由于Sm?land花岗岩侵入的边界影响造成的.     

巴布亚新几内亚Porgera金矿床碱性系统中的岩浆-浅成低温热液的转换

提供了巴布亚新几内亚巨大的Porgera金矿床从与岩浆有关的深成中温热液活动向大气降水的浅成低温热液活动转换的流体包裹体和稳定同位素证据.金-银两个主要矿化期反映了这种转换:第一期为产于绢英化蚀变带中的浸染状含金黄铁矿;第二期为与断层有关的石英-钒云母-胶结状的热液角砾岩和局部含有大量自然金及金-银碲化物的矿脉.矿床在空间和时间上与晚中新世(6Ma)浅成侵入杂岩共生,杂岩在早上新世大陆-岛弧碰撞前就侵位于陆壳中.第一期成矿部分与岩浆成因流体有关(～200->500℃;w_(NaCl),7%～12%和31%～58%;δ~(18)O=8.1‰～9.4‰,δD=-50‰～-32‰),似乎是一种与大陆-岛弧碰撞环境中的富挥发分、镁铁质、碱性岩浆和侵入活动有关的矿化作用,它是一种富金、贫铜的新型斑岩矿床类型.第二期脉状矿化切过早期浸染状矿体,矿化在2～3km深处,由于低温、低盐度和同位素交换的地下水条件形成(～18℃;w_(NaCl),3%～10%;δ~(18)O=3.1‰～6.4‰,δD=-62‰～-34‰),类似于其它的金-银-碲浅成低温热液矿床的流体.晚期脉中的金可能从深处的第一期矿化中活化析出.稳定同位素和结构证据说明金的沉淀为构造诱导流体相分异所致.     

变质核杂岩中岩浆源流体和大气水流体上、下运移渗滤前锋的鉴别

本文通过对Ruby-East Humboldt山脉变质核杂岩体的氧、氢、碳同位素变化特征的综合研究,确认了源于地表、地壳深部或地幔的水流体渗滤作用的存在。在深部构造层位,变质流体富含水中的向上运移具有类似于地幔的同位素组分,可能衍生于岩浆结晶作用过程,相反在浅部构造层位因快速上隆而发育了大气水热液主循环系统,大气水流体可往下渗透到距地表10～15km塑性变质岩中。本文鉴别了与上述两种过程有关的渗滤前锋,以使我们得以确定地壳中部层位水流体的流量以及水流体的几何形态。     

印度西南部晚前寒武纪碱性深成岩体:泛非岩浆作用的地质年代及稀土元素约束

印度西南部前寒武纪麻粒岩相地区分布有一套碱性花岗岩和正长岩深成侵入岩体。据属于这套岩石的Angadimoyar正长岩(AM)和Pera-limala(PM)碱性花岗岩全岩Rb—Sr同位素资料,确定等时线年龄分别为638±28和750±40Ma,~(87)Sr/~(86)Sr初始比值分别为0.7032±0.0008和0.7031±0.0008。这些年龄资料同前人研究资料均证实从晚元古到早古生代范围内有长期的岩浆活动,并几乎与冈瓦纳超大陆的其它分离体所发生的泛非造山事件同时。本文报道了四个泛非碱性花岗岩一正长岩套的REE模式:Chengannoor (CR)、Vellingiri(VL)和上述两个已知年龄的侵人体((A M和PM).CR和AM具有高REE总量、明显富LREE,无Eu异常的特征,Sr,Rb,U和Th低,KZO,KZO/NazO/Mgo和碱性指数均比其它两个侵人体低.PM和VL侵人体具REE总量低、不明显的分馏REE模式,并有高KzO,Kz} / NaiO, KZO, Kz0 / Mg4 f一匕位,高Sr和Rb. '((J.低U和Th.这些岩石的地球化学模式与A型花岗岩相似.它们的构造环境只能是板块内部岩浆活动类型.这种碱性岩浆活动证明扩张相与冈瓦纳组合的印度大陆的前裂谷构造伴生.我们还给出了这些侵人大陆的岩石成囚模型,包括以低初始"'Sr / "fiSr和高K/Rb比值为特征的深部壳源物质山于减压作用导致的熔融.     

阿伯丁花岗岩同位素年龄及构造年龄

新的独居石U-Pb同位素数据表明,阿伯丁的"S"型花岗岩的侵位年龄为470±1Ma、该花岗岩体是在格拉姆期(加里东早期)造山运动晚期、于围岩达拉德组(Dalradian)角闪岩相变质高峰之后侵位的.从相关的脉状杂岩的野外关系来看,上述同位索年龄值也确定了达拉德超群(Daradian Supergroup)的局部D3变形发育的年代.以前发表的同位素年龄数据表明,这一花岗岩体主要起源于变质沉积物的熔融,而这些变质沉积物的最小地壳停留时间大约为1.2-1.8Ga.具有类似同位素特征的岩石形成了花岗岩体的混合岩化的围岩外壳,因此我们推测,岩体侵位深度(17～20km)之下不远的岩石具有广泛的同期熔融作用.